Đồ án môn học nhập môn điện tử viễn thông đề tài hệ thống đóng mở cửa rèm tự động (mô hình)

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG

ĐỒ ÁN MƠN HỌC

NHẬP MƠN ĐTVT
Đề tài:

HỆ THỐNG ĐĨNG MỞ CỬA /RÈM
TỰ ĐỘNG (mơ hình)
Sinh viên thực hiện:

PHẠM HẢI ANH

20223754

CAO NGUYỄN DUY ĐỨC
20223692 NGUYỄN MINH QUÂN
20224190
NGUYỄN HOÀNG MINH 20224066
PHAN THANH AN
Lớp:
Giảng viên hướng dẫn:

20216032

ĐIỆN TỬ 02 – K61
PGS.TS. NGUYỄN XUÂN QUYỀN
1

PGS.TS TRẦN THỊ THANH HẢI

2


Hà Nội, 12-2022

3


TRƯỜNG ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

NHẬP MÔN ĐTVT
Đề tài:

HỆ THỐNG ĐĨNG MỞ CỬA /RÈM
TỰ ĐỘNG (mơ hình)
Sinh viên thực hiện:

PHẠM HẢI ANH

20223754

CAO NGUYỄN DUY ĐỨC
20223692 NGUYỄN MINH QUÂN
20224190
NGUYỄN HOÀNG MINH 20224066

PHAN THANH AN
Lớp:
Giảng viên hướng dẫn:

20216032

ĐIỆN TỬ 02 – K61
PGS.TS. NGUYỄN XUÂN QUYỀN
PGS.TS TRẦN THỊ THANH HẢI
Hà Nội, 12-2022
3


PHẦN MỞ ĐẦU
Với sự đổi mới hiện đại và không ngừng phát triển như hiện nay. Nhu cầu cải biến
trong đời sống cũng được nâng cao lên một tầm cao mới. Việc ứng dụng các công
nghệ tự động vào đời sống được phần nào ưa chuộng hơn. Với những nhu cầu đó,
khơng ngừng các ý tưởng cũng như các mơ hình được ứng dụng vào thực tế. trong số
đó, cửa kính tự động được xem là một cơng nghệ mới thành công nhất. Được ứng
dụng rộng rãi và phổ biến nhất trên thị trường.
Mặc dù chúng em đã nỗ lực hết sức, nhưng khả năng của chúng em bị hạn chế. Hơn
nữa, project này là một lĩnh vực mới cho nhóm của chúng em, vì vậy chúng em khơng
nên tránh các lỗi thiết kế trong nội dung .Do kinh phí hạn hẹp và trình độ về cơ khí
khơng có nên sản phẩm chỉ có bản thử nghiệm (mơ hình) và khơng có sản phẩm thực
tế . Chúng em rất mong chờ người đọc có thể đề xuất và góp ý những lỗi sai, những
tính năng cần bổ sung để hồn thiện sản phẩn của nhóm chúng em
Chúng em muốn gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Xuân Quyền và cô Trần Thị
Thanh Hải đã giúp đỡ chúng em rất nhiều trong việc tìm hiểu kiến thức mới hồn
thiện dần các kỹ năng mềm như kỹ năng thuyết trình , làm việc nhóm , làm việc trong
các mơi trường chun nghiệp như powerpoint, project,các phần mềm mô phỏng.....

4


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu chung về hệ thống đóng mở cửa , rèm tự động
- thiết bị đóng,mở cửa sổ cửa tự động là những thiết bị mà có thể đóng mở cửa sổ
bằng cơng tắc điều khiển gắn tường, điều khiển từ xa hay tự động đóng mở dựa
vào các cảm biến
- thiết bị có thể lắp đặt hầu hết những loại cửa sổ thông thường như : cửa nhơm,
cửa kính, cửa gỗ,....
Tính ứng dụng rộng rãi:
- Có thể sử dụng ở nhiều mơi trường, khơng gian khác nhau như bệnh viện, siêu
thị, trung tâm thương mại, ngân hàng...
- Phù hợp với đời sống hiện đại ngày nay, công nghệ phát triển và các thiết bị tự
động đang ngày càng được ứng dụng phổ biến.
- Có thể ứng dụng tốt trong những mơi trường có người già, trẻ em hoặc người
khuyết tật.
- cửa sổ tự động phù hợp lắp đặt cửa ở các vị trí cửa thơng gió, cửa ban cơng, cửa
sổ cơng trình.
- Hiện nay cửa sổ tự động có rất nhiều mẫu mã, thể loại thế nhưng nó vẫn chưa thực
sự phổ biến , có thể là do giá thành còn chưa phù hợp và nhiều gia đình vẫn quen với
cách mở cửa thơng thường. Chủ yếu được lắp đặt tại các cơng trình như chung cư hiện
đại hoặc một số dịch vụ công công.
- cửa sổ tự động sẽ giải quyết được vấn đề như : cửa sổ ở quá cao tầm với, cửa quá
nặng và cần nhiều sức để mở . Cửa sổ tự động giúp bạn có một sức khỏe tốt với
cuộc sống có ích. Cửa có hệ thống dựng giúp các căn hộ tịa nhà chống lại hiệu ứng
nhà kính, ngăn chặn những bụi bặm, tiếng ồn.
-Ngồi ra, cửa cịn được tích hợp một số tính năng như cảm biến mưa, cảm biến ánh
sáng . Hạn chế những bất tiện khi phải mở cửa bằng phương pháp thông thường. Đây

là loại cửa làm tốt chức năng thơng gió nhất.

1.2 Mục tiêu của đồ án





Thiết kế đẹp mắt gọn gàng
Hệ thống tự động trơn chu khơng có lỗi
Độ sai số dưới mức cho phép
Đầy đủ các chức năng đã dự định ban đầu
5







An toàn với người sử dụng
Nắm rõ 9 bước trong quy trình thiết kế
Biết sử dụng các linh kiện điện tử
Biết sửa dụng một số phần mềm như phần mềm mô phỏng thiết kế mạch và
phần mềm tin học

1.3 Các nhiệm vụ cần thực hiện
1.3.1 Các nhiệm vụ
1. Đề xuất, thảo luận và lựa chọn ý tưởng
2. Đặc tả sản phẩm ,mô tả và xác định chức năng sản phẩm

3. Trưởng nhóm phân chia cơng việc mỗi người tìm hiểu cấu tạo và cá linh kiện liên
quan
4. thiết kế mạch,viết và nạp code để sản phẩm hoạt đông theo đúng u cầu
5. thiết kế mơ hình , kiểm lỗi , viết báo cáo
6. Quay video, làm slide powerpoint thuyết trình giới thiệu nhóm và sản phẩm
1.3.2 Bảng phân cơng cơng việc và đánh giá mức độ hồn thành
Thành viên nhóm

MSSV

Cơng việc được phân chia

Mức độ
hồn thành

Phạm Hải Anh

20223754

lập trình , sửa lỗi,thiết kế mạch và làm mơ hình;

100%

mua cơng cụ và thí nghiệm mạch
Phan Thanh An

20216032

Tìm hiểu cách hoạt động adruino,lập sơ đồ khối ,
mua vật liệu

100%

Cao Nguyễn Duy Đức

20223692

Tìm hiểu nhu cầu người dùng , đặc tả sản phẩm và
thuyết trình

100%

Nguyễn Hồng Minh

20224066

Tìm hiểu moldun cảm biến mưa, quang trở;tổng
hợp và viết báo cáo

100%

Nguyễn Minh Quân

20224109

Cách hoạt động công tắc hành trình ,nút bấm và
tìm hiểu cơng cụ mơ phỏng

100%

6


CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ
2.1 Tìm hiểu nhu cầu người dùng
Trước khi tiến hành dự án, nhóm chúng em đã đi tìm hiểu về người tiêu dùng và nhu
cầu của họ khi sử dụng cửa tự động tại xung quanh khu vực phố Lê Thanh Nghị, quận
Hai Bà Trưng. Sau khi tổng hợp, chúng em nhận thấy rằng những người sử dụng cửa
tự động thường là những hộ kinh doanh lớn, những gia đình có mức thu nhập cao, ổn
định
Và họ lựa chọn cửa tự động là do những lý do sau:
-

Sự tiện lợi của cửa tự động
Mức độ bảo mật cao
Nhiều kiểu dáng đa dạng
An toàn khi sử dụng
Tiết kiệm năng lượng

2.2 Đặc tả
2.2.1 Chức năng
Thiết bị đóng mở cửa tự động có thể tự động đóng rèm /
cửa Thiết bị đóng mở cửa tự động có thể tự động mở rèm /
cửa Thiết bị đóng mở cửa có thể điều chỉnh đóng rèm / cửa
Thiết bị đóng mở cửa có thể điều chỉnh mở rèm / cửa
Vd:
Khi có những thay đổi của thời tiết. Khi trời nắng, nhiều ánh sáng, quang điện trở sẽ
gửi thông tin về Arduino để Arduino ra lệnh điều khiển mở cửa
2.2.2 Phi chức năng
Thiết bị sử dụng nguồn 1 chiều 5V tối thiểu 1A cổng kết nối nguồn usb A

Thiết bị sử dụng 1 thiết bị đầu não duy nhất là arduino
Sai số đóng mở cửa : Khoảng cách giữa hai khe cửa dưới 0.1 cm
Tính linh động : Thời gian đóng mở nhanh ( 10 giây)
7


Tính hiệu quả : Cảm biến chính xác 100% đối với ánh sáng là 10 lux cảm biến mưa là
0/1
Tính dễ sử dụng : Người dùng có thể tự điều chỉnh trạng thái của cửa/rèm thông qua
nút bấm
Phải biết điểm dừng khi đã đạt đến độ đóng mở nhất định
Vật liệu phải đủ cứng cáp ( vd nhựa fomex)
Vải làm rèm phải đủ mềm ( vd khăn mùi xoa)
2.2.3 Mô tả
Kích thước mơ hình 40cm x 30cm x 10cm (± 0.1 cm)
Kích thước ơ cửa 10x10 cm (± 0.1 cm)
Các khối điều khiển phải ở sau mơ hình
Cơ cấu đóng mở theo dạng thanh trượt

2.3 Lập kế hoạch
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

xác định nhu cầu người dùng (tuần 1-2)
xác định sản phẩm cần làm (tuần 3)

đặc tả sản phẩm cần làm (tuần 4-5)
thiết kế (tuần 6-8)
thí nghiệm (tuần 9 - 11)
xây dựng mơ hình (tuần 12)
báo cáo

2.4 bảng phân công kế hoạch

8


2.5 chi tiết kế hoạch
1. xác định nhu cầu ngời dùng (tuần 1-2)
a. phỏng vấn nhu cầu (tuần 1)
i. phỏng vấn cá nhân
ii. phỏng vấn theo nhóm
b. khảo sát (tuần 2)
i. khảo sát điền phiếu
ii. quan sát hành vi tiêu dùng
1. từ khóa tìm kiếm trên gg
2. xu hướng mua hàng
2. xác định sản phẩm cần làm (tuần 3)
a. đề xuất ý tưởng
b. thảo luận chọn ý tưởng
3. đặc tả sản phẩm cần làm (tuần 4-5)
a. mô tả sản phẩm (tuần 4)
i. mô tả sản phẩm
ii. xác định mục tiêu và kết quả mong muốn
b. xác định chức năng sản phẩm (tuần 5)
i. chức năng

ii. phi chức năng
4. thiết kế (tuần 6-8)
a. lập sơ đồ khối (tuần 6)
i. xác định các khối cần có

9


ii. lập sơ đồ khối
b. lập chi tiết mạch (tuần 7)
i. thiết kế mạch
ii. tìm hiểu linh kiện tốt nhất
c. lên ý tưởng cho mơ hình (tuần 8)
5. thí nghiệm (tuần 9 - 11)
a. chọn linh kiện tốt nhất
b. mua linh kiện
c. thí nghiệm các giá trị xuất đầu ra của linh kiện
d. thí nghiệm điện áp và trạng thái làm việc của mạch
e. thí nghiệm vận hành hệ thống
f. sửa lỗi
6. xây dựng mơ hình (tuần 12)
a. mua vật lệu tốt nhất
b. xây dựng mơ hình
7. báo cáo
a. viết báo cáo ( tuần 1 -13)
i. thu thập báo cáo của các thành viên trong nhóm
1. lời đẫn
2. Giới thiệu hệ thống
3. Mục tiêu của dự án
4. Bảng phân công nghiệm vụ

a. Lập bảng phân công
b. Thiết kế bảng phân cơng
5. Tìm hiểu nhu cầu người dùng
6. Chức năng và phi chức năng
7. Công cụ mô phỏng
8. (đang cập nhật tiếp)
ii. tổng hợp và viết nội dung báo cáo
b. làm slide thuyết trình ( tuần 1 -13)
i. làm slide pp thuyết trình
1. giới thiệu nhóm
2. giới thiệu sản phẩm cùng các dự định
3. chức năng và phi chức năng của hệ thống
4. (đang cập nhật thêm)
c. làm video thuyết trình (tuần 13)
i. lựa chọn thiết bị quay
ii. tiến hành quay video

1


2.6 bảng nhân sự

1


2.7 Thiết kế khối
THIẾT KẾ NÀY ÁP DỤNG CHO CẢ CỬA VÀ RÈM

2.8 thiết kế chi tiết mạch

1


CHƯƠNG 3. MƠ PHỎNG VÀ TRIỂN KHAI
3.1 Cơng cụ mơ phỏng và kết quả đạt được
3.1.1 Công cụ mô phỏng
Mô hình cửa
ARDUINO
Cơng tắc hành trình V-153-1C25 (Omoron)
Cấu tạo:
-

Dịngtiếpđiểm:15Atại250VAC

- Tiếpđiểm:SPDT (1NO-1NC)
- Kiểu tác động: Chốt đòn bẩy dài
- Tần số hoạt động: + Cơ: 600 lần/Max + Điện: 60 lần/Max
- Chống va đập: + Độ bền: 1000m/s2 + Sự cố: 3000m/s2
- Kiểu đấu nối: Thiết bị đầu cuối kết nối nhanh
- Nhiệt độ môi trường: -25-80°C
- Cấp bảo vệ: IEC IP40

Nguyên lý hoạt động:
1


Chuyển đổi chuyển động cơ thành tín hiệu điện để đóng cắt mạch điện ở lưới điện hạ
áp.
Nút nhấn 4 chân
Kích thước:

12x12x7.3mm
Nguyên lý hoạt động:
Nhấn giữ để kích hoạt thiết bị.
Cảm biến mưa
Cấu tạo:
Module cảm biến mưa
Lắp mạch:

Cảm biến mưa

Arduino Uno

GND

GND
1


VCC

5V

D0

Digital 6

Nguyên lý hoạt động:
Mạch cảm biến mưa hoạt động bằng cách so sánh hiệu điện thế của mạch cảm
biến nằm ngoài trời với giá trị định trước (giá trị này thay đổi được thông qua 1
biến trở màu xanh) từ đó phát ra tín hiệu đóng ngắt rơ le qua chân D0.

Khi cảm biến khô ráo (trời không mưa), chân D0 của module cảm biến sẽ được giữ ở
mức cao (5V). Khi có nước trên bề mặt cảm biến (trời mưa), đèn LED màu đỏ sẽ sáng
lên, chân D0 được kéo xuống thấp (0V).
Mạch cầu H ( Module L9110 )
Thông số kĩ thuật
Điện áp hoạt động: 2.5 ~ 12VDC
Số kênh điều khiển: 2 kênh ( 2 động cơ)
Dòng cực đại mỗi kênh: 800mA
Kích thước: 2.9 x 2.3 cm
Nguyên lý hoạt động:
Mạch điều khiển động cơ DC L9110 sử dụng 2 IC L9110S cho khả năng điều khiển 2
động cơ DC riêng biệt.
Quang trở (LDR)
Cấu tạo:
Nguyên hoạt động
Dựa trên nguyên lý hiệu ứng quang điện trong một khối vật chất. Khi mà các photon
có năng
lượng đủ
lớn đập
vào, sẽ
khiến cho
1


các electron bật ra khỏi các phân tử và trở thành các electron tự do trong khối chất và
từ chất bán dẫn chuyển thành dẫn điện. Mức độ dẫn điện của quang trở tùy thuộc vào
phần lớn các photon được hấp thụ.

3.1.2 Kết quả mô phỏng
3.1.2.1 Mô phỏng trên máy tính

Chúng em đã mơ phỏng và thử nghiệm thành cơng trên phần mềm proteus
Trong quá trình thử nghiệm gặp lỗi rất nhiều và mất rất rất nhiều thời gian đề nghiên
cứu cách vẫn hành của hệ thống cũng như cách mô phỏng trên proteus

1


3.2 Triển khai sản phẩm thực tế
3.2.1 lắp ráp mạch thử ngiệm

Mạch hoạt động rất tốt
1


3.3 Kiểm thử và đánh giá
3.3.1 xây dựng mơ hình

1


3.3.2 introduction

3.3.3 Ma trận thí nghiệm
1

2

1